摘要：为了提高陶瓷基复合材料火焰筒壁面的冷却性能,在现有的圆形多斜孔冷却结构的基础上,设计了一种新型类椭圆形多斜孔冷却结构。同时,采用三维数值模拟的方法将两种多斜孔结构的冷却效果进行了对比。结果表明:新型类椭圆斜孔特征模拟件相较于圆孔特征模拟件,壁面高温区域明显变窄,高温热斑减少,温度分布更加均匀;在经纱方向,类椭圆斜孔特征模拟件高应力区域减少,应力集中现象减弱;在纬纱方向,类椭圆斜孔特征模拟件与圆孔特征模拟件均存在高应力区域。

摘要：基于航空发动机及燃烧室发展趋势与特点,分析新一代航空发动机燃烧室对陶瓷复合材料的需求,阐述火焰筒陶瓷复合材料的组分构成、类型特征及高温耐腐性等特性,总结不同制备方法下火焰筒陶瓷复合材料的工艺原理和优缺点,并详细讨论了陶瓷复合材料在燃烧室火焰筒上的应用现状,最后结合陶瓷复合材料显著的各向异性特点与挑战,提出燃烧室陶瓷复合材料火焰筒设计的关键技术。结论认为,陶瓷复合材料火焰筒在燃烧室上应用的技术优势明显,其在多型先进军民用航空发动机上的服役状况验证了发展陶瓷复合材料火焰筒技术路线的可行性,但由于陶瓷复合材料对热应力的高度敏感及其复杂的传热与力学特性,使得其工程应用依然存在很大技术挑战;当前陶瓷复合材料火焰筒在工程应用上亟须攻克的关键技术包括陶瓷复合材料火焰筒冷却设计、陶瓷复合材料燃烧室的燃烧组织设计、陶瓷复合材料火焰筒构件间的连接设计、陶瓷复合材料火焰筒强度正向设计等。

摘要：针对发动机燃烧室由于高温升和低污染而使可用冷却空气大量减少的技术难题,设计了一套切向进气发散小孔的单管燃烧室模型.使用热流固耦合方法,通过对Navier-Stokes(N-S)方程的求解,对其流场特性和火焰筒壁温进行了数值模拟研究.计算在三维坐标系下,采用拉格朗日法计算燃油颗粒的轨迹,非预混模型计算燃烧,离散坐标模型计算辐射,使用标准k-ε湍流模型,在固壁附近运用壁面函数法,计算了两种工况的火焰筒壁温分布.结果表明,在燃烧室总油气比为0.046,冷却空气质量分数为30%,进口空气总温为830 K,总压为3 MPa工况下,燃烧室最高壁温为1 015 K,温度梯度最大为22.5 K/cm,完全满足推质比为12一级的军用发动机和民用发动机对燃烧室火焰筒在冷却空气质量分数为30%、总油气比为0.046条件下对于壁温的要求.

摘要：航空发动机燃烧室火焰筒内不同气流中参与燃烧化学反应的空气(简称为“燃烧空气”)占比在燃烧室设计中具有重要影响。目前该比例参数仅来源于经验,缺乏有效的评估手段。针对新型航空发动机燃烧组织技术和设计方法的发展需求,推导了火焰筒内不同空气流对应的混合分数和氧气质量分数的时空输运方程,并耦合基于火焰面生成流形(flamelet generated manifold,FGM)模型的航空发动机燃烧室雾化燃烧大涡模拟计算程序,建立了一种针对火焰筒内不同空气流中参与燃烧空气占比的定量评估分析方法,实现了对火焰筒内参与燃烧空气的溯源分析。选取某典型旋流燃烧室对上述方法进行了演示验证,结果表明:该方法能够对火焰筒内不同流束空气混合分数和氧气质量分数进行有效追踪。通过对仿真结果的统计,获得了火焰筒不同空气流的质量流量和参与燃烧的空气占比等参数。分析表明,当前燃烧室内参与燃烧空气的分布特性与经典旋流燃烧室设计理论一致,验证了当前评估方法的合理性。

摘要：以火焰筒浮动瓦块结构为研究对象,将遗传算法和"穷举搜索法"相结合,采用二步递进策略对浮动瓦块进行了热-结构耦合优化分析.首先利用遗传算法对瓦块结构中安装螺栓杆的位置变量进行优化;然后利用"穷举搜索法"对瓦块的厚度和螺栓杆直径进行优化.通过优化分析得到了结构性能更优的瓦块结构方案,使其最大应力比降低了22.77%.结果表明遗传算法和"穷举搜索法"相结合的优化方法应用在浮动瓦块的结构优化设计中是有效、合理的.

摘要：航空发动机燃烧室内部高温、气动及噪声等复杂载荷环境是导致火焰筒结构产生裂纹的主要因素之一,掌握火焰筒结构表面载荷特性及其与燃烧参数之间的关系,对于其强度评估非常重要。本文依据某型发动机真实构型设计了典型火焰筒试验件,搭建了模拟燃烧试验平台,发展了热电偶/示温漆组合测温和基于波导管的噪声测试方法,获得了不同燃烧状态下火焰筒表面的温度与噪声载荷分布特征,通过对比试验给出了进口温度、流量、供油量等参数对结构载荷的影响规律。结果表明,火焰筒表面噪声总声压级峰值超过150d B,总声压级、频率特性及分布特征与燃烧状态和结构振动特性等因素相关。

摘要：为了优化斜流驻涡燃烧室火焰筒的冷却设计方案,根据燃烧室各部分流量分配设计要求,结合工程计算和理论设计思路,开展火焰筒壁面冷却结构设计研究。在设计多斜孔冷却方案时,分析凹腔内近壁面流场、绝热壁温、有效温比及冷却气量等参数,并据此进行进一步优化设计。结果表明:采用多斜孔加冲击复合结构有效保护了凹腔壁面,凹腔前壁最高温度降低400 K。

摘要：本文介绍了火焰筒头部涡流器空气对燃油喷雾分布影响的试验研究结果,得出了有、无轴向或切向涡流器时各种燃油喷雾特性的空间分布,包括索特尔平均直径,平均速度和液相通量以及反向流动的边界等。这些数据对于了解涡流器对喷雾的作用,喷雾与空气流型的匹配和喷嘴与涡流器一体化设计是非常重要的。

摘要：航空发动机燃烧室火焰筒承受高温、高压燃气,以及较高的热应力和振动应力,工作环境极其恶劣。随着航空发动机性能提高,燃烧室工况温度不断升高,对火焰筒冷却结构、基体材料、表面防护等3方面提出了更高要求。本文针对国外航空发动机火焰筒,介绍国际三大航空发动机公司的火焰筒结构设计特点,重点论述材料和制造工艺的应用现状,涵盖火焰筒常用的高温合金牌号及其性能,制造工艺涉及锻造、铸造、钣金、焊接、涂层、激光打孔等多种工艺,最后展望火焰筒材料工艺未来的发展趋势,介绍陶瓷基复合材料火焰筒的最新研究进展和应用情况。

摘要：为了使得浮动瓦块结构具有更好的冷却效果,开展了浮动瓦块壁温优化研究。在对浮动瓦块结构壁温热-流耦合分析的基础上,利用神经网络建立瓦块结构尺寸参数与瓦块壁温的全局性映射关系,获得瓦块壁温优化问题所需的目标函数值。然后,采用遗传算法对瓦块结构进行优化设计。通过优化分析获得了冷却效果更好的浮动壁结构,使其壁温指数降低了4.19%。结果表明:基于神经网络和遗传算法的优化技术应用在浮动瓦块结构壁温优化设计中是有效、合理的。